كشفت دراسة جديدة باستخدام تلسكوب جود سولار في مرصد بيج بير الشمسي عن وجود طاقة مدية مكثفة من البقع الشمسية ، والتي يمكن أن تحافظ على درجات حرارة تصل إلى ملايين الدرجات في هالة الشمس. على الرغم من أن هذا الاكتشاف يحسن فهمنا لمشكلة التسخين الإكليلي للشمس ، إلا أن اللغز لم يتم حله بالكامل بعد.
مع بيانات من[{” attribute=””>Big Bear Solar Observatory’s Goode Solar Telescope, researchers discover intense wave energy in the coldest region on the Sun, the sunspot umbra, which is driving puzzling temperatures in the star’s upper atmosphere.
Nearly five thousand kilometers above the Sun’s surface lies a century-old question for solar physicists — how are temperatures in the star’s upper atmosphere, or corona, hundreds of times hotter than temperatures at the Sun’s visible surface?
An international team of scientists has a new answer to the question — commonly referred to as the Sun’s coronal heating problem — with new observational data obtained with the 1.6-meter Goode Solar Telescope (GST) at Big Bear Solar Observatory (BBSO), operated by NJIT’s Center for Solar Terrestrial Research (CSTR).
In a study published recently in the journal Nature Astronomy, researchers have unveiled the discovery of intense wave energy from a relatively cool, dark and strongly magnetized plasma region on the Sun, capable of traversing the solar atmosphere and maintaining temperatures of a million degrees Kelvin inside the corona.
Extreme ultra-violet emission by solar coronal plasma at millions of degrees. Credit: Atmospheric Imaging Assembly (AIA) on board NASA’s Solar Dynamics Observatory (SDO) spacecraft
Researchers say the finding is the latest key to unraveling a host of related mysteries pertaining to Earth’s nearest star.
“The coronal heating problem is one of the biggest mysteries in solar physics research. It has existed for nearly a century,” said Wenda Cao, BBSO director and NJIT physics professor who is co-author of the study. “With this study, we have fresh answers to this problem, which may be key to untangling many confusing questions in energy transportation and dissipation in the solar atmosphere, as well as the nature of space weather.”
Using GST’s unique imaging capabilities, the team led by Yuan Ding was able to initially capture transverse oscillations in the darkest and coldest region on the Sun, called the sunspot umbra.
Such dark sunspot regions can form as the star’s strong magnetic field suppresses thermal conduction and hinders the energy supply from the hotter interior to the visible surface (or photosphere), where temperatures reach roughly 5,000 degrees Celsius.
https://www.youtube.com/watch؟v=uVGupX1ruwI
فيديو يُظهر ملاحظات عالية الدقة للحركة العرضية عند البقع الشمسية. الائتمان: NJIT-BBSO، Yuan et al.، Natural Astronomy، 2023
قام الفريق بقياس النشاط المرتبط بالعديد من السمات المظلمة المكتشفة في البقع الشمسية النشطة التي سجلتها GST لـ BPSO في 14 يوليو 2015 ، بما في ذلك الحركات العرضية المتذبذبة لليفات البلازما في مجال مغناطيسي أقوى بمقدار 6000 مرة. من الأرض.
أوضح فاسيل يورشيشين ، أستاذ الأبحاث في الفيزياء الشمسية NJIT-CSTR ، وكبير علماء BBSO: “تظهر الألياف على شكل هياكل مخروطية الشكل يبلغ ارتفاعها 500-1000 كيلومتر وعرضها حوالي 100 كيلومتر”. “تتراوح أعمارها بين دقيقتين وثلاث دقائق ، وتعاود الظهور في نفس المكان داخل المناطق المظلمة من الظل حيث تكون المجالات المغناطيسية أقوى.”
قال كاو: “لوحظت هذه الألياف الديناميكية الداكنة منذ فترة طويلة في مظلة البقع الشمسية ، ولكن للمرة الأولى ، تمكن فريقنا من اكتشاف التذبذبات الجانبية التي تمثل أحد مظاهر الموجات السريعة”. “هذه الموجات المستعرضة المستمرة والمنتشرة في كل مكان في خيوط ممغنطة بقوة تنقل الطاقة إلى أعلى من خلال قنوات مغناطيسية طويلة رأسياً وتساهم في تسخين الغلاف الجوي العلوي للشمس.”
تشريح شمسنا. الائتمان: ESA
من خلال المحاكاة العددية لهذه الموجات ، يقدر الفريق أن الطاقة أقوى بآلاف المرات من الطاقة المفقودة في البلازما النشطة للغلاف الجوي العلوي للشمس – مما يؤدي إلى تبديد الطاقة بأربع مرات أقوى من معدل الحرارة. حرق درجة حرارة البلازما في الاكليل.
قال يورشيشن: “تم رصد موجات مختلفة في كل مكان في الشمس ، لكن طاقتها عمومًا منخفضة جدًا لتسخين الهالة”. “الموجات السريعة المكتشفة في البقع الشمسية هي مصدر طاقة مستقر وفعال قد يكون مسؤولاً عن تسخين الهالة فوق البقع الشمسية.”
في الوقت الحالي ، يقول الباحثون إن النتائج الجديدة لا تُحدث ثورة في نظرتنا للبقع الشمسية فحسب ، بل توفر أيضًا خطوة مهمة أخرى في تحسين فهم الفيزيائيين لعمليات نقل الطاقة وتسخين الإكليل الشمسي.
ومع ذلك ، لا تزال الأسئلة حول مشكلة التسخين الإكليلي قائمة.
وقال جاو: “في حين أن هذه النتائج هي خطوة نحو حل اللغز ، فإن تدفق الطاقة من البقع الشمسية قد يكون مسؤولاً فقط عن تسخين تلك الدوامات المتجذرة في البقع الشمسية”. “في غضون ذلك ، لا تزال المناطق الأخرى غير البقع الشمسية المرتبطة بالحلقات الإكليلية الساخنة في انتظار توضيحها. نتوقع أن تستمر GST / PBSO في تقديم أدلة رصد عالية الدقة لكشف أسرار نجمنا بشكل أكبر.”
المرجع: دينغ يوان ، ليبو فو ، ويندا جاو ، بليج كوزما ، مايكل غيرتس ، خوان سي. Trellus Arjona و Chris Murawski و Tom Van Dorselaere و Kru Sri Eustache Miao و Song Feng و Xueshang Feng و Carlos Quintero Noda و Basil Ruiz Cobo و Jiangtao Su ، 25 مايو 2023 ، علم الفلك الطبيعي.
DOI: 10.1038 / s41550-023-01973-3